一种含激光安全保护的结构光投射模组及3D成像装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开一种含激光安全保护的结构光投射模组，包括：镜筒；置于所述镜筒一端的电路板，所述电路板上设有至少一照明光源；和位于所述镜筒另一端的衍射光学元件；所述的镜筒内嵌入设置有导线，导线的两端分别与所述的电路板和衍射光学元件电气连接，用于传递衍射光学元件内的异常电气特性。本实用新型专利技术还提供一种3D成像装置，包括：上述的结构光投射模组，用于向目标投射结构光图案；图像接收模块，用于获取投射出去的结构光图案；控制运算模块，根据获取的结构光图案计算深度信息。本实用新型专利技术使得结构光投射模组安全保护措施的准确性高、不受环境光干扰、不增加模组体积、成本低廉、制程简单。

A structural light projection module and 3D imaging device with laser safety protection

【技术实现步骤摘要】
一种含激光安全保护的结构光投射模组及3D成像装置
本技术涉及光电
，具体涉及一种含激光安全保护的结构光投射模组及3D成像装置。
技术介绍
3D成像装置在市场上已经开始应用于一些电子消费产品，如体感游戏的动作识别、新一代iphoneX的结构光3D人脸识别。3D成像装置可以大大地丰富用户的体验，提升产品竞争力，尤其是3D人脸识别，相对于2D的人脸识别，由于增加了一维的信息，在体验和安全性等方面是后者无法比拟的。相对于传统的生物识别，如指纹识别，3D人脸识别的可靠性和安全性要高出一个台阶。不同于传统的2D成像装置，如摄像机，只能获取物体的平面2D信息，3D成像装置还可以获取物体的深度信息，构建一个立体的3D模型，因此3D成像装置被广泛应用于工业测量，零件建模，医疗诊断，安防监控，机器视觉，生物识别，增强现实AR，虚拟现实VR等领域，具有极大的应用价值。基于结构光技术的3D成像装置主要包括结构光投射模组、图像接收模块、处理运算模块，核心部分在于结构光投射模组。结构光投射模组一般包括光源、准直镜、衍射光学元件(DOE)。其中，衍射光学元件(DOE)用于接收准直镜出来的光束，将光束进行分束、重叠处理，以获得分布均匀且不相关的图案化光束。衍射光学元件(DOE)则又是结构光投射模组的核心光学元件，直接决定着模组所投射的图案化光束的质量。随着结构光投射模组使用时间的增加，衍射光学元件(DOE)的性能常常会发生变化，比如环境温度过高或者潮湿天气时空气中的湿气都会对DOE造成影响，甚至用户使用过程中摔落、磕碰致使内部DOE破裂等等，这些情况都会使得DOE的衍射效率降低或失效，由此光束无法按照预设的方式分离成若干束，功能发生失效，而且会使得某一出射光束的能量变强，一般是零级衍射光束变强，所以在针对人等生物的应用中可能会造成伤害，例如过强的光能量会导致视网膜烧伤。因此，一种稳定、可靠、低成本易实现，含激光安全保护的结构光投射模组及3D成像装置是十分必要的。当前业界针对结构光投射模组的激光安全保护措施，主要是在模组内部增加一个光线传感器，利用光线传感器感知的光能量强弱来间接判断和监测DOE的物理状态，如专利CN207096666U、CN10778336A、CN108088656A等，但增加的光线传感器会较大的增加模组成本，影响模组体积的小型化，且因为是通过感知的光能量强弱来间接判断和监测DOE，存在易受环境光干扰和准确率低的缺点。另一种常见的方式是对DOE进行二次加工处理，增加了电学特性，让DOE的物理状态与增加的电学特性产生关联，同时使DOE与模组的PCB电路板进行电气连接，通过内置电路检测DOE的电学特性，来判断和监测DOE的物理状态，如专利CN109506894A、CN107942612A、CN107608167A。该种方式在DOE与模组PCB电路板进行电气连接这一步，普遍将连接线外置，存在占用模组空间、增加模组制程复杂度、影响产品良率、成本高的问题。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本技术提出一种含激光安全保护的结构光投射模组及3D成像装置，使得结构光投射模组安全保护措施的准确性高、不受环境光干扰、不增加模组体积、成本低廉、制程简单。为了达到上述目的，本技术采用如下技术方案：一种含激光安全保护的结构光投射模组，包括：镜筒；置于所述镜筒一端的电路板，所述电路板上设有至少一照明光源；和位于所述镜筒另一端的衍射光学元件；所述的镜筒内嵌入设置有导线，导线的两端分别与所述的电路板和衍射光学元件电气连接，用于传递衍射光学元件内的异常电气特性。以下还提供了若干可选方式，但并不作为对上述总体方案的额外限定，仅仅是进一步的增补或优选，在没有技术或逻辑矛盾的前提下，各可选方式可单独针对上述总体方案进行组合，还可以是多个可选方式之间进行组合。可选的，所述的照明光源与衍射光学元件间设有至少一准直透镜。可选的，所述衍射光学元件上具有用于光线衍射的微结构图案，微结构图案外具有与所述导线导通的导电回路。可选的，所述的导电回路为环形的导电薄膜，所述导电薄膜的侧边引出连接有两触点，所述两触点与导线电气连接。可选的，所述的两触点为分布在衍射光学元件两对侧的金属焊盘。可选的，所述镜筒的端部内壁设有安装所述衍射光学元件的台阶，台阶的壁面上具有连通导线并与金属焊盘位置对应的金属端子。可选的，所述的镜筒与导线通过一体注塑成型。本技术还提供一种3D成像装置，包括：上述的结构光投射模组，用于向目标投射结构光图案；图像接收模块，用于获取投射出去的结构光图案；控制运算模块，根据获取的结构光图案计算深度信息。相较于现有技术，本技术使得结构光投射模组安全保护措施的准确性高、不受环境光干扰、不增加模组体积、成本低廉、制程简单。附图说明图1是基于结构光技术的3D成像装置原理图；图2是结构光模组光线出射到人脸的随机散斑效果；图3是含激光安全保护的结构光投射模组具体示意图；图4是衍射光学元件示意图。具体实施方式在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本技术，但是，本技术还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本技术并不限于下面公开的具体实施例的限制。本文中所涉及的方位词“上”、“下”、“左”和“右”，是以对应附图为基准而设定的，可以理解，上述方位词的出现并不限定本技术的保护范围。下面详细描述本技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本技术，而不能理解为对本技术的限制。在本技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。实施例1如图1所示的3D成像装置，包括结构光投射模组10、图像接收模块20、控制运算模块30。结构光投射模组10用于向目标投射结构光图案，具体包括激光光源100、准直透镜200和衍射光学元件DOE300。图像接收模块20(例如红外摄像头)用于获取投射出去的结构光图案。图像接收模块是业界较为成熟的技术，通常由透镜lens、滤光片filter、图像sensor构成，所用滤光片需要与结构光投射模组10的光源波长匹配。控制运算模块30根据获取的结构光图案计算深度信息，同时该模块还兼具有对结构光投射模组10和图像接收模块20的工作控制作用，以及对外输出深度信息数据的作用，具体的工作控制、输出数据的方式均为业界成熟技术，本本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种含激光安全保护的结构光投射模组，其特征在于，包括：/n镜筒；/n置于所述镜筒一端的电路板，所述电路板上设有至少一照明光源；/n和位于所述镜筒另一端的衍射光学元件；/n所述的镜筒内嵌入设置有导线，导线的两端分别与所述的电路板和衍射光学元件电气连接，用于传递衍射光学元件内的异常电气特性。/n

【技术特征摘要】
1.一种含激光安全保护的结构光投射模组，其特征在于，包括：
镜筒；
置于所述镜筒一端的电路板，所述电路板上设有至少一照明光源；
和位于所述镜筒另一端的衍射光学元件；
所述的镜筒内嵌入设置有导线，导线的两端分别与所述的电路板和衍射光学元件电气连接，用于传递衍射光学元件内的异常电气特性。


2.如权利要求1所述的含激光安全保护的结构光投射模组，其特征在于，所述的照明光源与衍射光学元件间设有至少一准直透镜。


3.如权利要求1所述的含激光安全保护的结构光投射模组，其特征在于，所述衍射光学元件上具有用于光线衍射的微结构图案，微结构图案外具有与所述导线导通的导电回路。


4.如权利要求3所述的含激光安全保护的结构光投射模组，其特征在于，所述的导电回路为环形的导电薄膜，所述导电...

【专利技术属性】
技术研发人员：李安，陈驰，蒋建华，
申请(专利权)人：深圳市安思疆科技有限公司，
类型：新型
国别省市：广东;44